CN102927265B

CN102927265B - 具有被动装填的蓄能器的液压控制系统

Info

Publication number: CN102927265B
Application number: CN201210283785.9A
Authority: CN
Inventors: P.G.奥塔尼斯; C.M.博肯斯特特; C.E.梅林
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-08-10
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2032-08-10
Also published as: CN102927265A; DE102012213889A1; US8596294B2; US20130037113A1

Abstract

本发明涉及具有被动装填的蓄能器的液压控制系统。具体地，提供了一种用于车辆动力系的液压控制系统，所述车辆动力系具有能够选择性地开启和关闭的引擎，该系统包括：蓄能器；多条流体通路，流体通过所述多条流体通路在蓄能器和变速器之间流动，该变速器与所述动力系相关联；和智能记忆合金SMA阀，该SMA阀与所述流体通路中的至少一条流体连通。SMA阀具有转变温度。当流体的温度低于或大约等于转变温度时，SMA阀关闭，而当流体的温度超过转变温度时，SMA阀开启。当SMA阀关闭时，蓄能器不能被装填以流体，也就是说，蓄能器不能填充以流体，而当SMA阀开启时，蓄能器被动地装填流体。

Description

具有被动装填的蓄能器的液压控制系统

技术领域

本发明涉及机动车变速器的液压控制系统。更具体而言，本发明涉及具有被动装填的蓄能器的液压控制系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅提供关于本发明的背景信息，并且可以构成或可以不构成现有技术。

典型的车辆变速器采用粘性流体来润滑变速器的运动部分，以及在一些变速器中还采用该粘性流体来提供操作变速器所需的液压。这种流体一般通过由车辆引擎驱动的专用流体泵来供给到变速器。该流体通常在引擎运转时通过流体通路的网络被分布到整个变速器。然而，在引擎已经关闭，并且已经保持在关停状态中持续达到一定的延长时间段之后，该流体一般倾向于在重力作用之下从所述通路排放到变速器贮槽中。因此，当引擎重新起动时，变速器流体在全部变速器操作可以恢复之前可能要花费相当的时间量来建立足够的压力。因此，存在对机动车辆变速器所用的改善的液压控制系统的需求。

发明内容

一种用于车辆动力系的液压控制系统，所述车辆动力系具有能够选择性地开启或关闭的引擎，所述液压控制系统包括：蓄能器；多条流体通路，流体通过所述多条流体通路在蓄能器和变速器之间流动，所述变速器与所述动力系相关联；以及，与所述流体通路中的至少一条流体连通的智能记忆合金（SMA）阀。SMA阀具有转变温度。当流体的温度低于或大约等于该转变温度时，SMA阀关闭；当流体的温度超过该转变温度时，SMA阀开启。当SMA阀关闭时，蓄能器不能被装填以流体，即蓄能器未被填充以流体；而当SMA阀开启时，蓄能器被动地装填以流体。

在一些布置中，液压控制系统包括与所述流体通路中的至少一条流体连通的电磁阀。当电磁阀开启时，不论SMA阀是否开启，流体都可以从蓄能器中排出。

本发明还包括以下方案：

1.一种用于车辆动力系的液压控制系统，所述车辆动力系具有能够选择性地开启和关闭的引擎，所述系统包括：

蓄能器；

多条流体通路，流体通过所述多条流体通路在所述蓄能器和变速器之间流动，所述变速器与所述动力系相关联；和

智能记忆合金SMA阀，所述SMA阀与所述流体通路中的至少一条流体连通，所述SMA阀具有转变温度，其中当所述流体的温度低于或大约等于所述转变温度时，所述SMA阀关闭，而当所述流体的温度超过所述转变温度时，所述SMA阀开启；和

其中，当所述SMA阀关闭时，所述蓄能器不能被装填以流体，而当所述SMA阀开启时，所述蓄能器被动地装填以流体。

2.如方案1所述的系统，进一步包括电磁阀，其中当所述电磁阀开启时，不论所述SMA阀是否开启，所述蓄能器都能排放流体。

3.如方案2所述的系统，进一步包括命令所述电磁阀何时关闭和开启的控制器。

4.如方案3所述的系统，其中，所述控制器是引擎控制器。

5.如方案3所述的系统，其中，所述控制器是变速器控制器。

6.如方案3所述的系统，其中，所述控制器是电池组控制模块的部件。

7.如方案3所述的系统，其中，所述控制器是车身模块的部件、混合动力控制模块、组合的引擎/转换模块、或用于所述车辆的娱乐系统。

8.如方案1所述的系统，其中，所述SMA阀包括由镍钛合金制成的阀构件。

9.如方案1所述的系统，其中，所述SMA阀包括由Ag--Cd、Au--Cd、Au--Cu--Zn、Cu--Al、Cu--Al--N、Cu--Zn、Cu--Zn--Al、Cu--Zn--Ga、Cu--Zn--Si、Cu--Zn--Sn、Fe--Pt、Fe--Ni、In--Cd、In--Ti或Ti--Nb制成的阀构件。

10.如方案1所述的系统，其中，所述蓄能器包括弹簧加载的活塞。

11.如方案1所述的系统，其中，所述蓄能器包括压缩气体加载的活塞，或者包括压缩气体和弹簧组合加载的活塞。

12.如方案1所述的系统，其中，所述蓄能器在所述引擎运行时积蓄流体，在所述引擎关闭时保持所述流体，并在所述引擎重新起动时将所述流体排放到所述流体通路中的至少一条流体通路。

13.如方案1所述的系统，进一步包括设置在所述多条流体通路中的多个止回球阀，其中所述止回球阀由于所述多条流体通路中的压差而开启和关闭，以引导流体在所述蓄能器和所述变速器之间的流动。

14.一种车辆动力系，所述车辆动力系包括：

能选择性开启和关闭的引擎；

操作地连接到所述引擎的变速器；和

液压控制系统，所述液压控制系统包括：

蓄能器；

15.如方案14所述的系统，进一步包括电磁阀，其中当所述电磁阀开启时，不论所述SMA阀是否开启，所述蓄能器都能排放流体。

16.如方案15所述的系统，进一步包括命令所述电磁阀何时关闭和开启的控制器。

17.如方案14所述的系统，其中，所述SMA阀包括由Ni-Ti、Ag--Cd、Au--Cd、Au--Cu--Zn、Cu--Al、Cu--Al--N、Cu--Zn、Cu--Zn--Al、Cu--Zn--Ga、Cu--Zn--Si、Cu--Zn--Sn、Fe--Pt、Fe--Ni、In--Cd、In--Ti、或Ti--Nb制成的阀构件。

18.如方案14所述的系统，其中，所述蓄能器在所述引擎运行时积蓄流体，在所述引擎关闭时保持所述流体，并在所述引擎重新起动时将所述流体排放到所述流体通路中的至少一条流体通路。

19.如方案14所述的系统，进一步包括设置在所述多条流体通路中的多个止回球阀，其中所述止回球阀由于所述多条流体通路中的压力差而开启和关闭，以引导所述流体在所述蓄能器和所述变速器之间的流动。

20.一种用于控制具有引擎和变速器的车辆动力系的液压系统的方法，所述方法包括：

在流体的温度大于智能记忆合金SMA阀的转变温度时开启所述SMA阀，当所述智能记忆合金阀开启时，所述流体被动地蓄积在所述蓄能器中；和

在所述流体的温度小于或大约等于所述转变温度时，关闭所述SMA阀，当所述SMA阀关闭时，所述流体被保持或者从所述蓄能器中排放。

更多的特征、优点和应用范围通过在本文中提供的描述将变得显而易见。应当理解的是，所述描述和特定示例仅仅旨在说明，而不旨在限制本发明的范围。

附图说明

在本文中描述的附图仅仅旨在说明，而不旨在以任何方式限制本发明的范围。图中的部件不必是按比例的，而是强调举例说明本发明的原理。而且，图中相同的附图标记在所有视图中都指示对应的零部件。在图中：

图1是依据本发明的处于第一状态中的车辆动力系液压控制系统的示意性局部剖切侧视图。

图2是依据本发明的处于第二状态中的车辆动力系液压控制系统的示意性局部剖切侧视图；和

图3是示出了用于图1和图2的液压控制系统的过程的流程图。

具体实施方式

下面的描述在本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本发明、本发明的应用或使用。

现在参看附图，图1和图2都示出了在车辆动力系中连接到引擎16的变速器14所用的液压控制系统10的一部分。一般而言，粘性且很大程度上不可压缩的流体在变速器中被用来冷却和润滑例如齿轮和轴承之类的运动部件。此外，在自动变速器中，这样的工作液体也常被用来致动对传动比的变化产生影响的各种部件，例如离合器和制动器。

图1和图2显示了液压控制系统10采用流体泵12通过流体通路36将加压流体提供到变速器14，也就是说，以便建立变速器管线压力；并且通过流体通路34提供到蓄能器18。流体通路34和36以及其他通路38、40、42、44、46和48可以通过例如变速器外壳、变速器外面的管之类的结构、或其他的结构来形成。流体泵12操作地连接至引擎16，也就是说，泵12在引擎16运行时由引擎16直接驱动，并且因此在引擎16关闭时处于空闲状态。

蓄能器18具有内部活塞50，内部活塞50具有密封O形环密封件，从而将压力腔54和容纳活塞回位弹簧56的腔52密封分隔。该密封件也可以具有适合密闭工作流体的任意其他构造。弹簧56用来平衡由流体管线压力所导致的力，并在所述蓄能器积蓄流体时提供活塞50到腔56中的逐步移动，也就是说，腔52被填充。弹簧56也用来在蓄能器18排放时提供活塞的回位力。虽然蓄能器18显示为利用弹簧56支撑活塞50，但其他的机构也可以被用来实现这样的功能。例如，压缩气体可以被用在腔52中给活塞50加压，以提供用来对流体的排放加以影响的回位力。在其他实现中，压缩气体和弹簧的组合可以用来对活塞施加回位力。

液压控制系统10的其他部件包括：电磁阀20；智能记忆合金（SMA）阀24；一组三个止回球阀26、28、30；和节流孔43；以及提供了用于流体在蓄能器18和变速器14之间来回流动的路径或通道的通路34、36、38、40、42、44、46和48。电磁阀20包括电磁体21和提升阀构件23。电磁阀20通过编程到电子控制器32中的算法来控制。控制器可以是：引擎控制器；变速器控制器；与电池组控制模块（例如，在混合动力型车辆中采用的电池组控制模块）相关联的控制器；车身模块的部件；混合动力控制模块；或组合的引擎/转换模块（acombinedengine/transitionmodule）；或与车辆相关联的任意其他适合的控制器，例如，用于车辆娱乐系统的控制器。

SMA阀24包括由智能记忆合金制成的附接到壳体27上的阀构件25。形状记忆合金具有在被加热到高于转变温度时变得刚性（也就是说，返回到记忆状态）的期望性质。适合阀构件25的形状记忆合金是Ni-Ti，其以镍钛合金（或镍钛诺）的名字更为熟知地被采用。在该材料加热到高于转变温度时，材料经历从马氏体到奥氏体的相变，使得该材料返回到其记忆状态。转变温度取决于合金元素钛和镍（Ni-Ti）的相对比例以及任选包括的合金添加剂。要注意的是，任何其他适合的形状记忆合金都可以用于阀构件25，所述形状记忆合金例如：Ag--Cd、Au--Cd、Au--Cu--Zn、Cu--Al、Cu--Al--N、Cu--Zn、Cu--Zn--Al、Cu--Zn--Ga、Cu--Zn--Si、Cu--Zn--Sn、Fe--Pt、Fe--Ni、In--Cd、In--Ti和Ti--Nb。

在特定的实现中，阀构件25由具有期望转变温度的镍钛合金制成。因此，在与阀构件25相接触的流体（例如自动变速器流体）的温度低于转变温度时，阀构件25处在马氏体状态，从而关闭通路34和通路42之间的路径（图1）。

当流体温度超过转变温度时，阀构件25中的合金转变为奥氏体，使得阀构件返回到其记忆状态，在这种情况下其为收缩形态（图2），从而允许流体从通路34经过阀24流到通路42中。此外，如果通路42中的管线压力超过通路44和48中的管线压力，并且如果通路38中的管线压力超过通路40中的管线压力，则止回球阀30和28变为安坐于阀座中，而球止回阀26变为未安坐于阀座中，从而允许流体在电磁阀20已经由电子控制器32指令关闭时流到蓄能器18。要注意的是，止回球阀28是可任选的；液压控制系统10可以在没有止回球阀28情况下操作。

同样，在由泵12提供的流体管线压力大于已经积蓄在蓄能器18的腔54中的流体的压力时，腔54被动地填充以额外的流体，从而使蓄能器18被装填以流体。节流孔43可以用来节制经过通道44并因此流到蓄能器18的流量。对系统10中的蓄能器18的填充被称为“被动的”是因为它自动地发生，不需要任何外界的干预或支持，只要止回球阀28和30安坐于阀座中且止回球阀26未安坐于阀座中便可。要注意的是，任何合适的机构都可以被用来代替止回球阀26、28和30来对液压控制系统10中被动的蓄能器流体填充起作用。

控制器32管理（即致动）电磁阀20，以便通过对电磁体21的断电和通电来关闭或开启提升阀23。在电磁阀20开启时，流体从蓄能器18流到通路46中。如果SMA阀24关闭（例如当流体温度低于转变温度时），并且如果通路44和48中的管线压力超过通路40和42中的管线压力从而使止回球阀28未安坐于阀座中且止回球阀26安坐于阀座中，并且通路40中的管线压力超过通路38中的管线压力从而使止回球阀30未安坐于阀座中，那么这继而又使流体经由通路48、40、38和34送给各个变速器部件。

总的来说，在流体温度低于或大约等于阀构件25的合金的转变温度时，SMA阀24关闭（图1）。这样，如果蓄能器的腔54中的压力超过管线压力，例如在引擎关闭且泵12也由此关闭时，并且如果电磁阀20也关闭，那么由于压力差使止回球阀26安坐于阀座中，则蓄能器保持流体。如果控制器32指令电磁阀20开启，例如在引擎重新起动期间，那么由于压力差使止回球阀48和30未安坐于阀座中且止回球阀26安坐于阀座中，则蓄能器18通过通路46、48、40、38和34将流体排放给变速器的部件。电磁阀20一般在长时间的引擎关停后被命令打开，这通常致使变速器流体排放到贮槽中，并且电磁阀20一般在随后的发动机重新启动后也被命令打开。在引擎重新起动后，从蓄能器18立刻将加压流体提供到变速器部件，从而使得在没有其他可能的延迟的情况下提供了完全的变速器操作。但是要注意的是，在一些情况下，当通路42中的管线压力超过通路44中的管线压力的情况下，并且电磁阀20关闭时，蓄能器可能将流体抽吸到腔54中。

另一方面，在流体温度超过阀构件25的合金的转变温度时，使得SMA阀24开启，于是控制器32命令电磁阀20关闭，例如在引擎运行时，由于压力差使止回球阀28和30安坐于阀座中且止回球阀26未安坐于阀座中，从而使得流体从变速器14经过通路34、42、44和46流到蓄能器18的腔54中。要注意的是，不论SMA阀24是否开启，如果电磁阀32开启，那么蓄能器18都可以进行排放。

现在参看图3，其提供了用于对具有发动机和变速器的车辆动力系的液压系统进行控制的方法100，并且方法100参照图1和图2的液压控制系统10的元件来进行描述。方法100从块102开始。在块104中，方法100确定流体温度是否超过了阀构件25的合金的转变温度。如果流体温度未超过转变温度（即SMA阀24关闭），则控制器32命令电磁阀20关闭（块108），在这种情况下流体被保持在腔54中，接着控制器32命令电磁阀20开启（块110），在这种情况下由于压力差使止回球阀28和30未安坐于阀座中且止回球阀26安坐于阀座中，所以流体从蓄能器18中排放。方法100在块112处结束。

如果判定步骤104确定流体温度超过合金的转变温度，则在块114中控制器32命令电磁阀20关闭。在块116中，压力差（即，蓄能器的压力小于管线压力）导致止回球阀28和30关闭且止回球阀26开启，使得在块118中，蓄能器18被动地装填以流体。方法100再次在112处结束。

对本发明的描述在本质上仅仅是示例性的，并且不偏离本发明要旨的变型都被认为在本发明的范围内。这些变型不被认为是偏离了本发明的范围和精神。

Claims

蓄能器；

智能记忆合金SMA阀，所述SMA阀与所述流体通路中的至少一条流体连通，所述SMA阀具有转变温度，其中当所述流体的温度低于或等于所述转变温度时，所述SMA阀关闭，而当所述流体的温度超过所述转变温度时，所述SMA阀开启；和

2.如权利要求1所述的系统，进一步包括电磁阀，其中当所述电磁阀开启时，不论所述SMA阀是否开启，所述蓄能器都能排放流体。

3.如权利要求2所述的系统，进一步包括命令所述电磁阀何时关闭和开启的控制器。

4.如权利要求3所述的系统，其中，所述控制器是引擎控制器。

5.如权利要求3所述的系统，其中，所述控制器是变速器控制器。

6.如权利要求3所述的系统，其中，所述控制器是电池组控制模块的部件。

7.如权利要求3所述的系统，其中，所述控制器是车身模块的部件、混合动力控制模块、组合的引擎/转换模块、或用于所述车辆的娱乐系统的控制器。

8.如权利要求1所述的系统，其中，所述SMA阀包括由镍钛合金制成的阀构件。

9.如权利要求1所述的系统，其中，所述SMA阀包括由Ag--Cd、Au--Cd、Au--Cu--Zn、Cu--Al、Cu--Al--N、Cu--Zn、Cu--Zn--Al、Cu--Zn--Ga、Cu--Zn--Si、Cu--Zn--Sn、Fe--Pt、Fe--Ni、In--Cd、In--Ti或Ti--Nb制成的阀构件。

10.如权利要求1所述的系统，其中，所述蓄能器包括弹簧加载的活塞。

11.如权利要求1所述的系统，其中，所述蓄能器包括压缩气体加载的活塞，或者包括压缩气体和弹簧组合加载的活塞。

12.如权利要求1所述的系统，其中，所述蓄能器在所述引擎运行时积蓄流体，在所述引擎关闭时保持所述流体，并在所述引擎重新起动时将所述流体排放到所述流体通路中的至少一条流体通路。

13.如权利要求1所述的系统，进一步包括设置在所述多条流体通路中的多个止回球阀，其中所述止回球阀由于所述多条流体通路中的压差而开启和关闭，以引导流体在所述蓄能器和所述变速器之间的流动。

14.一种车辆动力系，所述车辆动力系包括：

能选择性开启和关闭的引擎；

操作地连接到所述引擎的变速器；和

液压控制系统，所述液压控制系统包括：

蓄能器；

15.如权利要求14所述的车辆动力系，进一步包括电磁阀，其中当所述电磁阀开启时，不论所述SMA阀是否开启，所述蓄能器都能排放流体。

16.如权利要求15所述的车辆动力系，进一步包括命令所述电磁阀何时关闭和开启的控制器。

17.如权利要求14所述的车辆动力系，其中，所述SMA阀包括由Ni-Ti、Ag--Cd、Au--Cd、Au--Cu--Zn、Cu--Al、Cu--Al--N、Cu--Zn、Cu--Zn--Al、Cu--Zn--Ga、Cu--Zn--Si、Cu--Zn--Sn、Fe--Pt、Fe--Ni、In--Cd、In--Ti、或Ti--Nb制成的阀构件。

18.如权利要求14所述的车辆动力系，其中，所述蓄能器在所述引擎运行时积蓄流体，在所述引擎关闭时保持所述流体，并在所述引擎重新起动时将所述流体排放到所述流体通路中的至少一条流体通路。

19.如权利要求14所述的车辆动力系，进一步包括设置在所述多条流体通路中的多个止回球阀，其中所述止回球阀由于所述多条流体通路中的压力差而开启和关闭，以引导所述流体在所述蓄能器和所述变速器之间的流动。

在流体的温度大于智能记忆合金SMA阀的转变温度时开启所述SMA阀，当所述智能记忆合金阀开启时，所述流体被动地蓄积在蓄能器中；和

在所述流体的温度小于或等于所述转变温度时，关闭所述SMA阀，当所述SMA阀关闭时，所述流体被保持或者从所述蓄能器中排放。